DE102018128882A1

DE102018128882A1 - Dehnhülsen und zugehörige Spannfutter

Info

Publication number: DE102018128882A1
Application number: DE102018128882.4A
Authority: DE
Inventors: Ruy Frota De Souza Filho
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2017-11-27
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2019-05-29
Also published as: US20190160551A1; US10543538B2

Abstract

In einem Aspekt werden Dehnhülsen für druckaktivierte Werkzeughaltervorrichtungen hierin beschrieben. Eine Dehnhülse umfasst beispielsweise ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Längsachse, die sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt. Ein erster Satz Fluidkammern befindet sich nahe dem ersten Ende der Hülse, und ein zweiter Satz Fluidkammern befindet sich nahe dem zweiten Ende, wobei Fluidkanäle sich entlang der Längsachse erstrecken, um radial versetzte Fluidkammern des ersten und zweiten Satzes zu verbinden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Drehwerkzeughaltervorrichtungen und insbesondere Dehnhülsen und zugehörige druckaktivierte Spannfutterbaugruppen.
HINTERGRUND
Werkzeughalterbaugruppen, die zur Verwendung mit auswechselbaren Schneid- oder Zerspanungswerkzeugen vorgesehen sind, stellen eine Anzahl von Prozesseffizienzen bereit. Es kann zum Beispiel eine geringere Anzahl von Maschinenspindeln für eine größere Vielfalt von Zerspanungsvorgängen eingesetzt werden, und die Stillstandszeit zwischen verschiedenen Schneidvorgängen kann durch die herabgesetzte Notwendigkeit, für jeden Zerspanungsvorgang die Vorrichtung auszutauschen, reduziert werden. Um die vorgenannten Effizienzen zu realisieren, müssen Werkzeugkupplungssysteme eine sichere Verbindung mit minimaler Werkzeugwechselausfallzeit bereitstellen, während gewünschte Betriebstoleranzen beibehalten werden.
Bei vielen Anwendungen werden hydraulische Spannfutter in Drehwerkzeughalterbaugruppen verwendet. Ein hydraulisches Spannfutter umfasst im Allgemeinen eine Dehnhülse, die eine Klemmbohrung definiert. Eine einzelne, in Umfangsrichtung verlaufende Dehnkammer befindet sich zwischen der Hülse und dem Futterkörper. Das Anziehen einer Kolbenklemmschraube übt Kraft auf einen Druckkolben aus, der wiederum Hydraulikfluid oder Silikonfluid, das sich in dem Futterkörper befindet, mit Druck beaufschlagt. Solch ein Druck bewirkt, dass die Dehnhülse um den Werkzeugschaft zusammengedrückt wird, wodurch eine hochkonzentrische Klemmkraft mit einer hohen Drehmomentübertragungsfähigkeit erzeugt wird. Jedoch können hydraulische Spannfutter unter einer geringen radialen Steifigkeit leiden, wenn eine Seitenkraft in einem bestimmten Abstand von der Hülse an ein Werkzeug angelegt wird, was aus einer hydraulischen Fluidverdrängung von Seite zu Seite in der Umfangskammer resultiert.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem Aspekt werden hierin Dehnhülsen für eine druckaktivierte Werkzeughaltervorrichtung beschrieben, die in einigen Ausführungsformen die radiale Steifigkeit erhöhen, wodurch die Leistung von rotierenden Schneidwerkzeugen verbessert wird. Eine Dehnhülse umfasst beispielsweise ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Längsachse, die sich entlang einer Bohrung zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt. Ein erster Satz Fluidkammern befindet sich nahe dem ersten Ende der Hülse, und ein zweiter Satz Fluidkammern befindet sich nahe dem zweiten Ende, wobei Fluidkanäle sich entlang der Längsachse erstrecken, um radial versetzte Fluidkammern des ersten und zweiten Satzes zu verbinden. Wie hierin weiter beschrieben, kann jede Fluidkammer des ersten Satzes unabhängig mit einer Fluidkammer des zweiten Satzes über einen unabhängigen Fluidkanal verbunden sein, wobei die verbundenen Kammern radial voneinander versetzt sind.
In anderen Ausführungsformen umfasst eine Dehnhülse für eine Werkzeughaltervorrichtung ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Längsachse, die sich entlang einer Bohrung zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt. Zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstrecken sich unabhängige Fluidkammern, die radial um die Bohrung herum angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen sind zwei oder mehr der unabhängigen Fluidkammern durch Fluidkanäle verbunden.
In einem anderen Aspekt werden Spannfutter bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen umfasst ein Spannfutter einen Körper, der eine zentrale Bohrung und eine Dehnhülse umfasst, die in der zentralen Bohrung positioniert ist, wobei die Dehnhülse ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Längsachse aufweist, die sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt. Ein erster Satz von Dehnkammern befindet sich nahe dem ersten Ende der Hülse, und ein zweiter Satz von Dehnkammern befindet sich nahe dem zweiten Ende, wobei Fluidkanäle sich entlang der Längsachse erstrecken, um radial versetzte Dehnkammern des ersten und zweiten Satzes zu verbinden. In einigen Ausführungsformen kann jede Dehnkammer des ersten Satzes unabhängig mit einer Dehnkammer des zweiten Satzes über einen unabhängigen Fluidkanal verbunden sein, wobei die verbundenen Kammern radial voneinander versetzt sind. Auf diese Weise wird Fluid, wie etwa Hydraulikfluid, organisches Fluid oder Silikonfluid, zwischen Dehnkammerpaaren geteilt und befindet sich nicht wie bei früheren hydraulischen Spannfutterkonstruktionen in einer einzigen Umfangskammer. Das Begrenzen von Fluid auf Dehnkammerpaare kann die Fluidverdrängung begrenzen, wenn eine Kraft auf das durch das Spannfutter gehaltene Werkzeug ausgeübt wird, wodurch die radiale Steifigkeit und der Griff des Spannfutters erhöht werden.
In einem weiteren Aspekt umfasst ein Spannfutter einen Körper, der eine zentrale Bohrung und eine Dehnhülse aufweist, die in der zentralen Bohrung positioniert ist, wobei die Dehnhülse ein erstes Ende und ein zweites Ende und eine Mittelachse aufweist, die sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt. Zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstrecken sich unabhängige Dehnkammern, die radial um die Mittelachse herum angeordnet sind.
Diese und andere Ausführungsformen werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung näher beschrieben.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine perspektivische Schnittansicht einer Dehnhülse gemäß einigen Ausführungsformen.
2 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der Dehnhülse von 1.
3 veranschaulicht eine Querschnittsansicht von Fluidkammern der Dehnhülse von 2.
4 veranschaulicht eine perspektivische Schnittansicht einer Dehnhülse gemäß einigen Ausführungsformen.
5 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der Dehnhülse von 4.
6 ist eine Querschnittsansicht von Fluidkammern der Dehnhülse von 5.
7 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Dehnhülse gemäß einigen Ausführungsformen.
8 veranschaulicht eine perspektivische Schnittansicht eines Spannfutters gemäß einigen Ausführungsformen.
9 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Dehnhülse gemäß einigen Ausführungsformen.
10 veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Dehnhülse von 9.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hierin beschriebene Ausführungsformen werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung und der Beispiele und deren vorherigen und folgenden Beschreibungen leichter verständlich. Hierin beschriebene Elemente, Vorrichtungen und Verfahren sind jedoch nicht auf die speziellen Ausführungsformen beschränkt, die in der ausführlichen Beschreibung und in den Beispielen vorgestellt werden. Es sollte klar sein, dass diese Ausführungsformen lediglich die Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Zahlreiche Modifikationen und Anpassungen sind Fachleuten ohne weiteres offensichtlich, ohne vom Grundgedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
1 veranschaulicht eine perspektivische Schnittansicht einer Dehnhülse gemäß einigen Ausführungsformen. Wie in 1 dargestellt, umfasst die Dehnhülse 10 ein erstes Ende 11, ein zweites Ende 12 und eine Längsachse 13, die sich entlang einer Bohrung 18 zwischen dem ersten Ende 11 und dem zweiten Ende 12 erstreckt. Ein erster Satz Fluidkammern 14 befindet sich nahe dem ersten Ende 11 und ein zweiter Satz Fluidkammern 15 befindet sich nahe dem zweiten Ende 12. Die Fluidkammern 14 des ersten Satzes sind in Umfangsrichtung über der Außenoberfläche 16 der Dehnhülse 10 angeordnet. In ähnlicher Weise sind die Fluidkammern 15 des zweiten Satzes in Umfangsrichtung über der Außenoberfläche 16 der Dehnhülse 10 angeordnet. Wie ferner in 3 dargestellt, umfassen vier Fluidkammern 14 den ersten Satz und vier Fluidkammern 15 den zweiten Satz. Jedoch kann jede gewünschte Anzahl von Fluidkammern in Umfangsrichtung über der Außenoberfläche angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen umfassen beispielsweise 3, 6, 8 oder mehr als 8 Fluidkammern einen Satz an einem Ende der Dehnhülse.
In der Ausführungsform von 1 verlaufen die Fluidkammern 14, 15 linear entlang der Längsachse 13. Fluidkanäle 17 erstrecken sich auch entlang der Längsachse 13 und verbinden radial versetzte Kammern 14, 15 des ersten und zweiten Satzes. Wie in 1 dargestellt, kann jede Fluidkammer 14 des ersten Satzes unabhängig mit einer Fluidkammer 15 des zweiten Satzes über einen unabhängigen Fluidkanal 17 verbunden sein, wobei die verbundenen Kammern einen radialen Versatz aufweisen.
Radialer Versatz zwischen verbundenen Fluidkammern 14, 15 des ersten und zweiten Satzes kann gemäß mehreren Überlegungen ausgewählt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Gesamtzahl der vorhandenen Fluidkammern 14, 15, Form der Fluidkammern 14, 15 und die Umfangsanordnung der Fluidkammern 14, 15 an dem jeweiligen ersten 11 und zweiten 12 Ende der Dehnhülse 10. In einigen Ausführungsformen beträgt beispielsweise der radiale Versatz zwischen verbundenen ersten 14 und zweiten 15 Kammern weniger als 180 Grad. Ein radialer Versatz zwischen den ersten und den zweiten verbundenen Kammern kann von einem Mittelpunkt in der ersten Kammer zu einem Mittelpunkt in der zweiten Kammer gemessen werden. In anderen Ausführungsformen ist der radiale Versatz größer als 180 Grad. In weiteren Ausführungsformen können die verbundenen ersten 14 und zweiten 15 Kammern um 170 Grad bis 190 Grad radial versetzt sein. Beispielsweise kann eine Kammer 14 des ersten Satzes von einer verbundenen Kammer 15 des zweiten Satzes um etwa 180 Grad radial versetzt sein.
Die Dehnhülse von 1 umfasst auch Nuten 19, die sich entlang der Bohrungsoberfläche 18' erstrecken. In der Ausführungsform von 1 verlaufen die Nuten 19 linear entlang der Bohrung Oberfläche 18'. Die Nuten 19 können während Schneidvorgängen Kühlmittel zum rotierenden Schneidwerkzeug transportieren.
2 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der Dehnhülse von 1. Wie in 2 dargestellt, sind die Fluidkammern 14, 15 des ersten und zweiten Satzes durch Rippen 20 definiert, die sich entlang der Längsachse 13 der Dehnhülse 10 erstrecken. Zusätzlich zur Definition von Fluidkammern können die Rippen 20 in die zentrale Bohrung eines Werkzeughalterkörpers eingreifen, wie beispielsweise die Bohrung eines Futterkörpers. Die Rippen 20 können beispielsweise durch Übermaßpassung, Presspassung, Löten oder eine Kombination davon in die zentrale Bohrung eines Werkzeughalters eingreifen. Entsprechend können die Rippen eine ausreichende Oberfläche zum Eingriff mit Bohrungsoberflächen des Werkzeughalterkörpers aufweisen. In einigen Ausführungsformen umfassen die Rippen einen oder mehrere Hinterschnitte. Hinterschnitte können ermöglichen, dass die Rippen eine ausreichende Oberfläche aufweisen, während sie auch die Oberfläche der Fluidkammern erweitern. 3 veranschaulicht eine Querschnittsansicht von Fluidkammern der Dehnhülse von 2. Jede Rippe 20 umfasst Hinterschnitte 21, die eine Verlängerung der Fluidkammern 14 unter der Außenoberfläche der Rippen 20 ermöglichen. Zusätzlich weisen die Bodenwände 14' der Kammern in einigen Ausführungsformen Dickengradienten auf. In der Ausführungsform von 3 ist die Dicke der Bodenwand 14' in einem mittleren Bereich der Wand im Vergleich zu Randbereichen der Wand größer. Die Dicke der Bodenwand 14' ist in den hinterschnittenen Bereichen 21 der Fluidkammer 14 minimal und im mittleren Bereich maximal. Diese Anordnung kann beim Reduzieren der Steifigkeit in Ecken helfen, was ermöglicht, dass sich die Hülse 10 in einer gleichmäßigeren Form ausdehnt. In anderen Ausführungsformen kann die Dicke der Bodenwand 14' im Allgemeinen gleichmäßig sein. In der Ausführungsform von 3 sind die Nuten 19 entlang der Bohrungsoberfläche 18' mit den Rippen 20 ausgerichtet. Eine solche Ausrichtung kann auch die Steifigkeit reduzieren, so dass sich die Hülse 10 an in einer gleichmäßigeren Form ausdehnt. In alternativen Ausführungsformen sind die Nuten 19 entlang der Bohrungsoberfläche 18' nicht mit den Rippen ausgerichtet. Die Nuten können sich beispielsweise in den Kammerbodenwänden 14' befinden.
4 zeigt eine perspektivische Schnittansicht einer Dehnhülse gemäß einer anderen Ausführungsform. Wie in 4 dargestellt, umfasst die Dehnhülse 40 ein erstes Ende 41, ein zweites Ende 42 und eine Längsachse 43, die sich entlang einer Bohrung 48 zwischen dem ersten Ende 41 und dem zweiten Ende 42 erstreckt. Ein erster Satz Fluidkammern 44 befindet sich nahe dem ersten Ende 41 und ein zweiter Satz Fluidkammern 45 befindet sich nahe dem zweiten Ende 42. Die Fluidkammern 44 des ersten Satzes sind in Umfangsrichtung über der Außenoberfläche 46 der Dehnhülse 10 angeordnet. In ähnlicher Weise sind die Fluidkammern 45 des zweiten Satzes in Umfangsrichtung über der Außenoberfläche 46 der Dehnhülse 10 angeordnet. In der Ausführungsform von 4 verlaufen die Fluidkammern 44, 45 spiralförmig entlang der Längsachse 43. Jede Kammer 44 des ersten Satzes kann unabhängig mit einer Fluidkammer 45 des zweiten Satzes über einen unabhängigen Fluidkanal 47 verbunden sein, wobei die verbundenen Kammern einen radialen Versatz aufweisen. Wie hier beschrieben, kann der radiale Versatz zwischen verbundenen Kammern des ersten und zweiten Satzes weniger als 180 Grad, mehr als 180 Grad oder im Bereich von 170 Grad bis 190 Grad sein. In einigen Ausführungsformen beträgt der radiale Versatz zwischen den verbundenen ersten 44 und zweiten 45 Kammern etwa 180 Grad.
Die Dehnhülse von 4 umfasst auch Nuten 49, die sich entlang der Bohrungsoberfläche 48' erstrecken. Die Nuten 19 erstrecken sich spiralförmig entlang der Bohrungsoberfläche 48' und können Kühlmittel während Schneidvorgängen zum rotierenden Schneidwerkzeug transportieren. 5 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der Dehnhülse von 4. Wie in 5 dargestellt, sind die Fluidkammern 44, 45 des ersten und zweiten Satzes durch Rippen 50 definiert, die sich entlang der Längsachse 43 der Dehnhülse 10 erstrecken. Da sich die Kammern 44, 45 spiralförmig erstrecken, erstrecken sich die Rippen 50 auch spiralförmig entlang der Längsachse 43. Zusätzlich zur Definition von Fluidkammern können die Rippen 50 in die zentrale Bohrung eines Werkzeughalterkörpers eingreifen, wie beispielsweise die Bohrung eines Futterkörpers.
6 ist eine Querschnittsansicht von Fluidkammern der Dehnhülse von 5. Wie in 6 veranschaulicht ist, sind die Kammern 44 durch die Rippen 50 definiert und getrennt. Im Gegensatz zu 3 verwenden die Rippen keine Hinterschnitte, und die Bodenwände 44' der Kammern sind gleichmäßig oder im Wesentlichen gleichmäßig in der Dicke. Die Nuten 49 entlang der Bohrungsoberfläche 48' sind mit den Rippen 50 ausgerichtet. Eine solche Ausrichtung kann auch die Steifigkeit reduzieren, so dass sich die Hülse 10 an in einer gleichmäßigeren Form ausdehnt. In alternativen Ausführungsformen sind die Nuten 49 entlang der Bohrungsoberfläche 48' nicht mit den Rippen ausgerichtet. Die Nuten können sich beispielsweise in den Kammerbodenwänden 44' befinden.
In einem anderen Aspekt umfasst eine Dehnhülse für eine Werkzeughaltervorrichtung ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Längsachse, die sich entlang einer Bohrung zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt. Zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstrecken sich unabhängige Fluidkammern, die radial um die Bohrung herum angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen sind zwei oder mehr der unabhängigen Fluidkammern durch Fluidkanäle verbunden. Durch Fluidkanäle verbundene unabhängige Fluidkammern können radial aneinander angrenzen. Alternativ sind unabhängige Fluidkammern, die durch Fluidkanäle verbunden sind, radial voneinander beabstandet. Der radiale Abstand der verbundenen Fluidkammern kann gemäß verschiedenen Betrachtungen ausgewählt werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf die Gesamtanzahl der vorhandenen Fluidkammern und die Geometrie der Fluidkammern. In einigen Ausführungsformen verlaufen die Fluidkammern spiralförmig entlang der Längsachse vom ersten Ende zum zweiten Ende der Dehnhülse. In anderen Ausführungsformen verlaufen die Fluidkammern linear entlang der Längsachse vom ersten Ende zum zweiten Ende.
7 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Dehnhülse gemäß einigen Ausführungsformen. Die Dehnhülse 70 umfasst ein erstes Ende 71, ein zweites Ende 72 und eine Längsachse oder Mittelachse 73, die sich entlang einer Bohrung 74 zwischen dem ersten 71 und zweiten 72 Ende erstreckt. Mehrere unabhängige Fluidkammern 75 erstrecken sich zwischen dem ersten Ende 71 und dem zweiten Ende 72 und sind radial um die Bohrung 74 herum angeordnet. In der Ausführungsform von 7 sind vier unabhängige Fluidkammern vorhanden. Jedoch ist jede gewünschte Anzahl von Fluidkammern möglich, einschließlich 3, 6, 8 oder mehr als 8.
Rippen 76, die sich spiralförmig entlang der Außenoberfläche 77 der Dehnhülse 70 erstrecken, definieren die spiralförmigen Fluidkammern 75. In alternativen Ausführungsformen können sich die Rippen linear erstrecken, um lineare Fluidkammern zu definieren. Wie hierin beschrieben, können die Rippen 76 in die zentrale Bohrung eines Werkzeughalterkörpers eingreifen, wie beispielsweise die Bohrung eines Futterkörpers. Die Rippen können eine ausreichende Oberfläche für den Eingriff mit Bohrungsoberflächen des Werkzeughalterkörpers aufweisen. In einigen Ausführungsformen umfassen die Rippen einen oder mehrere Hinterschnitte. Hinterschnitte können ermöglichen, dass die Rippen eine ausreichende Oberfläche aufweisen, während sie auch die Oberfläche der Fluidkammern erweitern. Beispielsweise kann die Dehnhülse 70 von 7 ein Querschnittsprofil aufweisen, das mit dem in 3 dargestellten und beschriebenen übereinstimmt. Die Dehnhülse von 7 umfasst auch Nuten 79, die sich entlang der Bohrungsoberfläche 74' erstrecken. Die Nuten 79 erstrecken sich spiralförmig entlang der Bohrungsoberfläche 74' und sind mit den Rippen 76 ausgerichtet. Die Nuten 79 können während Schneidvorgängen Kühlmittel zum rotierenden Schneidwerkzeug transportieren.
Wie in den Ausführungsformen von 1, 2, 4 und 5 dargestellt, weisen die Fluidkammern eine offene Konfiguration auf. Jedoch können Fluidkammern der Dehnhülse in einigen Ausführungsformen bedeckt sein oder eine umschlossene Konfiguration aufweisen. Beispielsweise können eine oder mehrere Außenwände die Fluidkammern 14, 15 von 1 und 2 umschließen. Ebenso kann eine weitere Außenwand die Fluidkammern 44, 45 von 4 und 5 umschließen. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Dehnhülse, wobei die Fluidkammern eine umschlossene Konfiguration aufweisen. Insbesondere umfasst 9 die Architektur von 5, wobei eine Außenwand 91 die Fluidkammern 44, 45 bedeckt. Eine Öffnung 92 in der Außenwand 91 wird verwendet, um Fluid zu einer oder mehreren der Fluidkammern zuzuführen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Außenwand 91 mehrere Öffnungen 92 zum Zuführen von Fluid zu radial versetzten Fluidkammern. 10 ist eine Querschnittsansicht der in 9 dargestellten Dehnhülse. Wie in 10 vorgesehen, sind Fluidkammern 94 an einem ersten Ende der Dehnhülse 90 von einer Außenwand 91 umschlossen. In der Außenwand 91 sind Öffnungen 92 vorhanden, um Fluid zu den Kammern 94 zu liefern. Fluidkammern (nicht dargestellt) an dem zweiten Ende der Dehnhülse 90 sind ebenfalls von der Außenwand 92 umschlossen.
In Ausführungsformen, in denen eine Außenwand vorhanden ist, die die Fluidkammern umschließt, kann die Außenwand in die zentrale Bohrung des Spannfutters eingreifen, in dem die Dehnhülse positioniert ist. Die Außenwand kann die zentrale Bohrung durch Übermaßpassung, Presspassung, Löten oder irgendeine Kombination davon in Eingriff nehmen.
Dehnhülsen der vorliegenden Anmeldung können durch jede Technik hergestellt werden, die die hierin beschriebenen technischen und strukturellen Merkmale ermöglicht. In einigen Ausführungsformen wird eine Dehnhülse durch eine oder mehrere Additivherstellungstechniken hergestellt. Additivherstellungstechniken, die hier in Betracht gezogen werden, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Bindemittelspritzen, Materialspritzen, Laserpulverbett, Elektronenstrahlpulverbett und gerichtete Energieabscheidung, wie in ASTM F-42 beschrieben. Außerdem können Dehnhülsen aus jedem gewünschten Material hergestellt werden. Das Material der Dehnhülse kann gemäß mehreren Überlegungen ausgewählt werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf spezifische Gestaltung der Dehnhülse, Klemmanforderungen der Werkzeughaltervorrichtung, Material des Werkzeughalterkörpers und/oder Kompatibilität mit Herstellungstechniken, einschließlich Additivherstellungstechniken. Die Dehnhülse ist in einigen Ausführungsformen aus dem gleichen Material wie der Werkzeughalter hergestellt. In anderen Ausführungsformen umfassen die Dehnhülse und der Werkzeughalterkörper unterschiedliche Materialien. Beispielsweise kann die Dehnhülse aus Material(ien) mit niedriger Wärmeleitfähigkeit aufgebaut sein, was den Wärmeübergang zu den Kammern verringern kann und verhindern kann, dass sich das Fluid, wie Hydraulikfluid, organisches Fluid oder Silikonfluid, während der Schneidvorgänge überhitzt. In einigen Ausführungsformen ist die Dehnhülse aus Stahl, wie Werkzeugstahl, hergestellt. In anderen Ausführungsformen ist die Dehnhülse aus einer cobaltbasierten Legierung, einer nickelbasierten Legierung oder verschiedenen Legierungen auf Eisenbasis hergestellt. Alternativ kann die Dehnhülse aus gesintertem Hartmetall, wie Wolframcarbid mit einem Eisengruppenbindemittel, hergestellt sein. In einigen Ausführungsformen wird die Dehnhülse durch Additivherstellung aus Carbidpulverzusammensetzungen gefertigt, wie in US-Patentanmeldung mit der Eingangsnummer 15/437,153, das durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit hierin eingeschlossen ist, beschrieben.
In einem anderen Aspekt werden Spannfutter bereitgestellt, einschließlich hydraulischer Spannfutter. In einigen Ausführungsformen umfasst ein Spannfutter einen Körper, der eine zentrale Bohrung und eine Dehnhülse umfasst, die in der zentralen Bohrung positioniert ist, wobei die Dehnhülse ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Längsachse aufweist, die sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt. Ein erster Satz von Dehnkammern befindet sich nahe dem ersten Ende der Hülse, und ein zweiter Satz von Dehnkammern befindet sich nahe dem zweiten Ende, wobei Fluidkanäle sich entlang der Längsachse erstrecken, um radial versetzte Dehnkammern des ersten und zweiten Satzes zu verbinden. In einigen Ausführungsformen kann jede Dehnkammer des ersten Satzes unabhängig mit einer Dehnkammer des zweiten Satzes über einen unabhängigen Fluidkanal verbunden sein, wobei die verbundenen Kammern radial voneinander versetzt sind. Auf diese Weise wird Fluid, wie etwa Hydraulikfluid, organisches Fluid oder Silikonfluid, zwischen Dehnkammerpaaren geteilt und befindet sich nicht wie bei früheren hydraulischen Spannfutterkonstruktionen in einer einzigen Umfangskammer. Das Begrenzen von Fluid auf Dehnkammerpaare kann die Fluidverdrängung begrenzen, wenn eine Kraft auf das durch das Spannfutter gehaltene Werkzeug ausgeübt wird, wodurch die radiale Steifigkeit und der Griff des Spannfutters erhöht werden. In einigen Ausführungsformen verwendet das Spannfutter eine unabhängige Fluidzufuhrleitung für jede der verbundenen Dehnkammern. Eine unabhängige Zufuhrleitung für jede der verbundenen Dehnkammern kann mit einem Fluidreservoir gekoppelt sein, das allen unabhängigen Zufuhrleitungen gemeinsam ist. In solchen Ausführungsformen kann ein einziger Kolben das gemeinsame Fluidreservoir druckbeaufschlagen. In diesem Fall schließt der Kolben die verschiedenen Fluidzufuhrleitungen zu dem Reservoir nach dem Druckbeaufschlagen, wodurch eine Fluidverbindung zwischen den Zufuhrleitungen verhindert wird. In anderen Ausführungsformen ist die unabhängige Fluidzufuhrleitung für jede der verbundenen Dehnkammern mit einem unabhängigen Fluidreservoir gekoppelt. Entsprechende Fluidreservoire können durch unabhängige Kolben mit Druck beaufschlagt werden.
Wie hierin beschrieben, kann die Dehnhülse in der zentralen Bohrung des Spannfutters durch Übermaßpassung, Presspassung, Hartlöten, Löten oder eine beliebige Kombination davon positioniert werden. Alternativ können das Spannfutter und die Dehnhülse als ein einzelnes, monolithisches oder durchgehendes Stück hergestellt werden. Eine Dehnhülse mit beliebiger Architektur und/oder Eigenschaften, die oben beschrieben wurden, kann als Einzelstück mit dem Spannfutter durch jede geeignete Technik hergestellt werden, einschließlich der hierin betrachteten Additivherstellungstechniken.
8 veranschaulicht eine perspektivische Schnittansicht eines Spannfutters gemäß einigen Ausführungsformen. Das Spannfutter 80 umfasst einen Futterkörper 81 und eine Dehnhülse 83, die in dem Körper 81 positioniert ist. Die Dehnhülse 82 umfasst ein erstes Ende 83, ein zweites Ende 84 und eine Längsachse 85, die sich entlang einer Bohrung 86 zwischen dem ersten Ende 83 und dem zweiten Ende 84 erstreckt. Ein erster Satz von Dehnkammern 87 befindet sich nahe dem ersten Ende 83, und ein zweiter Satz von Dehnkammern 88 befindet sich nahe dem zweiten Ende 84. Die Dehnkammern 87 des ersten Satzes sind in Umfangsrichtung relativ zu der Bohrung 86 der Dehnhülse 83 angeordnet. In ähnlicher Weise weisen die Dehnkammern 88 des zweiten Satzes eine Umfangsanordnung relativ zu der Bohrung 86 auf. In der Ausführungsform von 8 verlaufen die Dehnkammern 87, 88 spiralförmig entlang der Längsachse 85. Jede Dehnkammer 87 des ersten Satzes kann unabhängig mit einer Dehnkammer 88 des zweiten Satzes über einen unabhängigen Fluidkanal 89 verbunden sein, wobei die verbundenen Kammern radial zueinander versetzt sind. Der radiale Versatz in 8 beträgt etwa 180 Grad. Außerdem erstrecken sich Nuten 90 spiralförmig entlang der Bohrungsoberfläche 86' und dienen zur Zuführung des Kühlmittels. Die Dehnhülse 82 ist in einigen Ausführungsformen in den Werkzeughalter oder Futterkörper 81 hartgelötet oder gelötet. Alternativ kann die Dehnhülse 82 mit dem Futterkörper 81 über Übermaßpassung oder Presspassung gekoppelt werden.
In einem weiteren Aspekt umfasst ein Spannfutter einen Körper, der eine zentrale Bohrung und eine Dehnhülse umfasst, die in der zentralen Bohrung positioniert ist, wobei die Dehnhülse ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Mittelachse aufweist, die sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt. Zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstrecken sich unabhängige Dehnkammern, die radial um die Mittelachse herum angeordnet sind. Auf diese Weise befindet sich Fluid nicht in einer einzelnen Umfangskammer, wie in früheren hydraulischen Spannfutterkonstruktionen. Das Begrenzen von Fluid auf mehrere unabhängige Dehnkammern, die radial um die Mittelachse herum angeordnet sind, kann die Fluidverdrängung begrenzen, wodurch die radiale Steifigkeit und der Griff des Futters erhöht werden. In einigen Ausführungsformen sind zwei oder mehr der unabhängigen Dehnkammern durch einen oder mehrere Fluidkanäle verbunden. Dehnkammern, die durch einen oder mehrere Fluidkanäle verbunden sind, können aneinander angrenzen oder radial beabstandet sein. Zusätzlich kann das Spannfutter eine unabhängige Fluidzufuhrleitung für jede der unabhängigen Dehnkammern verwenden. Eine unabhängige Fluidzufuhrleitung für jede der Dehnkammern kann mit einem Reservoir für Fluid, wie Hydraulikfluid, organisches Fluid oder Silikonfluid, gekoppelt sein, das allen Zufuhrleitungen gemeinsam ist. In solchen Ausführungsformen kann ein einziger Kolben das gemeinsame Fluidreservoir mit Druck beaufschlagen und die Leitung schließen, was einen Fluidtransfer zwischen den Kammern ausschließt. In anderen Ausführungsformen ist die unabhängige Fluidzufuhrleitung für jede der Dehnkammern mit einem unabhängigen Fluidreservoir gekoppelt. Entsprechende Fluidreservoire können durch unabhängige Kolben mit Druck beaufschlagt werden.
Es wurden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, die die verschiedenen Aufgaben der Erfindung erfüllen. Es sollte klar sein, dass diese Ausführungsformen lediglich die Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Zahlreiche Modifikationen und Anpassungen sind Fachleuten ohne weiteres offensichtlich, ohne vom Grundgedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Dehnhülse für eine druckaktivierte Werkzeughaltervorrichtung, umfassend: ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Längsachse, die sich entlang einer Bohrung zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt; einen ersten Satz von Fluidkammern nahe dem ersten Ende und einen zweiten Satz von Fluidkammern nahe dem zweiten Ende, wobei Fluidkanäle sich entlang der Längsachse erstrecken, um radial versetzte Hydraulikfluidkammern des ersten und zweiten Satzes zu verbinden.
Dehnhülse nach Anspruch 1, wobei die verbundenen Fluidkammern des ersten und zweiten Satzes radial um weniger als 180 Grad versetzt sind.
Dehnhülse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die verbundenen Fluidkammern des ersten und zweiten Satzes um mehr als 180 Grad radial versetzt sind.
Dehnhülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die verbundenen Fluidkammern des ersten und zweiten Satzes radial um 170 Grad bis 190 Grad versetzt sind.
Dehnhülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fluidkammern des ersten und des zweiten Satzes sich linear entlang der Längsachse erstrecken.
Dehnhülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Fluidkammern des ersten und zweiten Satzes spiralförmig entlang der Längsachse erstrecken.
Dehnhülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fluidkammern des ersten und zweiten Satzes durch Rippen entlang einer Außenoberfläche der Dehnhülse definiert sind.
Dehnhülse nach Anspruch 7, wobei sich die Rippen linear entlang der Längsachse erstrecken.
Dehnhülse nach Anspruch 7 oder 8, wobei sich die Rippen spiralförmig entlang der Längsachse erstrecken.
Dehnhülse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend Nuten entlang einer Bohrungsoberfläche zum Transportieren von Kühlmittel.
Dehnhülse nach Anspruch 10, wobei sich die Nuten spiralförmig entlang der Bohrungsoberfläche erstrecken.
Spannfutter, umfassend: einen Körper mit einer zentralen Bohrung und einer in der Bohrung angeordneten Dehnhülse, wobei die Dehnhülse ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckende Längsachse und einen ersten Satz Dehnkammern nahe dem ersten Ende der Hülse und einen zweiten Satz Dehnkammern nahe dem zweiten Ende aufweist, wobei Fluidkanäle sich entlang der Längsachse erstrecken, um radial versetzte Dehnkammern des ersten und zweiten Satzes zu verbinden.
Spannfutter nach Anspruch 12, wobei die verbundenen Dehnkammern um weniger als 180 Grad versetzt sind.
Spannfutter nach Anspruch 12 oder 13, wobei die verbundenen Dehnkammern um mehr als 180 Grad versetzt sind.
Spannfutter nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die verbundenen Dehnkammern um 170 bis 190 Grad versetzt sind.
Spannfutter nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Dehnkammern des ersten und zweiten Satzes sich linear entlang der Längsachse erstrecken.
Spannfutter nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei sich die Dehnkammern des ersten und zweiten Satzes spiralförmig entlang der Längsachse erstrecken.
Spannfutter nach einem der Ansprüche 12 bis 17, ferner umfassend eine unabhängige Fluidzufuhrleitung für jede der verbundenen Dehnkammern.
Spannfutter nach Anspruch 18, wobei die unabhängige Zufuhrleitung für jede der verbundenen Dehnkammern mit einem Fluidreservoir gekoppelt ist, das allen Speiseleitungen gemeinsam ist.
Spannfutter nach Anspruch 18 oder 19, wobei die unabhängige Speiseleitung für jede der verbundenen Dehnkammern mit einem unabhängigen Fluidreservoir gekoppelt ist.
Spannfutter nach einem der Ansprüche 12 bis 20, wobei die Dehnhülse und der Körper ein einziges Teil sind.
Spannfutter nach einem der Ansprüche 12 bis 21, wobei die Dehnkammern Hydraulikfluid, organisches Fluid oder Silikonfluid umfassen.
Dehnhülse für eine druckaktivierte Werkzeughaltervorrichtung, umfassend: ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Längsachse, die sich entlang einer Bohrung zwischen dem ersten und dem zweiten Ende erstreckt; und unabhängige Fluidkammern, die sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstrecken und radial um die Bohrung herum angeordnet sind.
Dehnhülse nach Anspruch 23, wobei sich die unabhängigen Fluidkammern spiralförmig entlang der Längsachse erstrecken.
Dehnhülse nach Anspruch 23 oder 24, wobei zwei oder mehr der unabhängigen Fluidkammern durch Hydraulikfluiddurchgänge verbunden sind.
Dehnhülse nach Anspruch 25, wobei die verbundenen Fluidkammern aneinander angrenzen.
Dehnhülse nach Anspruch 25, wobei die verbundenen Fluidkammern radial voneinander beabstandet sind.
Spannfutter, umfassend: einen Körper, der eine zentrale Bohrung umfasst; und eine Dehnhülse, die in der zentralen Bohrung angeordnet ist, wobei die Dehnhülse ein erstes Ende und ein zweites Ende und eine Mittelachse, die sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt, und mehrere unabhängige Dehnkammern aufweist, die sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstrecken und radial um die Mittelachse herum angeordnet sind.
Spannfutter nach Anspruch 28, wobei sich die unabhängige Fluidkammer spiralförmig entlang der Längsachse erstreckt.
Spannfutter nach Anspruch 28 oder 29, wobei zwei oder mehr der unabhängigen Fluidkammern durch Hydraulikfluiddurchgänge verbunden sind.
Spannfutter nach einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei die Dehnhülse und der Körper ein einziges Stück sind.
Spannfutter nach einem der Ansprüche 28 bis 31, wobei die Dehnkammern Hydraulikfluid, organisches Fluid oder Silikonfluid umfassen.